はじめに
みなさんは,この地球上でおこるさまざまな自然の現象,たとえば物が落下すること,お湯が沸くこと,電灯がともることなどが,自分のいる地球とはずっと離れた宇宙のはてに近いところでも同じようにおこるのかどうかという疑問を持ったことはありませんか？ もちろん,宇宙のはてにも同じような太陽や地球があると仮定しての話ですが。。。
わたしたちが道にたたずんでいるときなどに,電車とか車などが走っているのが見えますね。でもちょっと考えてみると地球は１周の長さが４万ｋｍもあり,それが1日24時間で自転しています。それは時速にすると約1700ｋｍです。秒速だと約500mですね。
そんなすごいスピードで地面が動いているということを,おそらくあなたは,ふだん感じないですごしているかもしれません。しかも,その自転している地球は１年間で９億3000万ｋｍの距離を公転しています。時速は約11万ｋｍ,秒速約30ｋｍです。
さらにわれわれの太陽系は銀河系の端の方にあって銀河系もすごいスピードで自転しているといわれています。それなら,今,わたしたちが見ている電車や車は,本当のところ,どんなスピードで走っているのか,それとも静止しているのか,不思議に思いませんか？
こう考えると,宇宙のはてにある同じような太陽や地球はわれわれの太陽や地球とは全くちがうスピードで,全然、ちがう軌道で運動していることはまちがいないと思えます。でもその上でも,電車や車やわたしたちがいるとするなら,同じように走っていたり止まっていると感じられるはずです。
高速で飛んでいるジェット旅客機の中や,高速走行の新幹線の列車の中でも,それらが一定スピードでいるときには,その中で物を落としても真下に落ちることをわたしたちは経験から知っています。だから想像をたくましくすると,宇宙のはてでもさまざまな自然現象は,全くこの地球上と同じように起こっていると思えるのではないでしょうか。。。
物理学,特に相対性理論はそのあたりの不思議なことをあきらかにしてくれます。むしろ,相対性理論のもとになる相対性原理というのは,「どこにいようと自然現象はまったく同じように起きる。」ということを述べたものであるということができます。また,結論からいうと「どんなことをしても,物が走っているのか止まっているのかを決定することができない。」ということを述べたものが相対性理論です。
では,これから,こうした不思議なことをあきらかにしてくれる物理というものを体験してみることにしましょう。
http://fphys.nifty.com/ (ニフティ「物理フォーラム」サブマネージャー） TOSHI